Система рекуперации избыточного давления магистральных сетей водо- и теплоснабжения

 

Изобретение относится к области водоснабжения и теплоэнергетики и может быть использовано в системах магистральных сетей водо- и теплоснабжения. Техническим результатом является повышение эффективности и экономичности функционирования систем водо- и теплоснабжения. Система рекуперации избыточного давления магистральных сетей водо- и теплоснабжения содержит соединенные через теплообменник прямой и обратный трубопроводы, линию перепуска давления, включающую динамический насос и запорно-регулирующий клапан. Линия перепуска давления смонтирована на прямом трубопроводе посредством двух задвижек – входной и выходной - параллельно входной магистральной задвижке перед запорно-регулирующим клапаном и включает генератор в виде асинхронного электродвигателя, соединенный с динамическим насосом - центробежным, диагональным или осевым, работающим в турбинном режиме, скоммутированным через инвертор с сетью потребителя вырабатываемой электрической энергии, имеющий параллельно подключенный блок конденсаторов, балластовую нагрузку и контроллер, обеспечивающий через обратные связи управление процессом функционирования системы рекуперации избыточного давления магистральных сетей. Изобретение развито в зависимых пунктах. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области водоснабжения и теплоэнергетики и может быть использовано в системах магистральных сетей водо- и теплоснабжения.

В настоящее время в непрерывно действующих многотрубных циркуляционных системах тепловых сетей и систем водоснабжения существует проблема наличия избыточного магистрального давления, подводимого к центральным тепловым пунктам, при этом избыток давления теряется на запорно-регулирующих клапанах. Известны системы отопления, содержащие прямой и обратный трубопроводы, включенные соответственно в прямую и обратную магистрали тепловой сети, теплообменники и регулирующие средства для защиты от возникновения аварийных ситуаций (Братенков В.Н., Хаванов П.А., Вэскер Л.Я. Теплоснабжение малых населенных пунктов, М., Стройиздат, 1988).

Однако такие системы не обладают достаточной надежностью, к тому же избыточное давление теряется на запорно-регулирующих клапанах.

Также известны системы теплоснабжения, в которых используются регулирующие средства для защиты от избыточного давления за счет использования дополнительных теплопотребителей. Наиболее близким аналогом является система рекуперации избыточного давления магистральных сетей водо- и теплоснабжения, содержащая соединенные через теплообменник прямой и обратный трубопроводы, линию перепуска давления, включающую динамический насос и запорно-регулирующий клапан (см. патент РФ №2160873 С1, кл. F 24 D 17/00, 09.12.1999).

Однако такие системы не обеспечивают возможности целенаправленного использования избыточного магистрального давления, в частности для преобразования его в электрическую энергию.

Задачей изобретения является повышение эффективности и экономичности функционирования систем водо- и теплоснабжения за счет рекуперации избыточного магистрального давления с использованием динамических насосов.

Указанный технический результат достигается за счет того, что в системе рекуперации избыточного давления магистральных сетей водо- и теплоснабжения, содержащей соединенные через теплообменник прямой и обратный трубопроводы, линию перепуска давления, включающую динамический насос и запорно-регулирующий клапан, линия перепуска давления смонтирована на прямом трубопроводе посредством двух задвижек – входной и выходной - параллельно входной магистральной задвижке перед запорно-регулирующим клапаном и включает генератор в виде асинхронного электродвигателя, соединенный с динамическим насосом - центробежным, диагональным или осевым, работающим в турбинном режиме, скоммутированным через инвертор с сетью потребителя вырабатываемой электрической энергии, имеющий параллельно подключенный блок конденсаторов, балластовую нагрузку и контроллер, обеспечивающий через обратные связи управление процессом функционирования системы рекуперации избыточного давления магистральных сетей.

Выходная задвижка линии перепуска давления, соединенная с прямым трубопроводом до запорно-регулирующего клапана, включается при необходимости производства ремонтных работ.

Стабилизируемая через инвертор вырабатываемая электрическая энергия подается в сеть потребителя за счетчиком.

Используемые в системе задвижки выполнены с электроприводом.

На чертеже представлена схема системы теплоснабжения, снабженной линией перепуска давления с центробежным насосом.

Система рекуперации избыточного давления магистральной сети теплоснабжения содержит параллельно подключенный к прямому 1 и обратному 2 трубопроводам, проходящим через теплообменник 3, линию перепуска давления, включающую насос 4, работающий в турбинном режиме, и запорно-регулирующий клапан 7. Линия перепуска с центробежным насосом 4 через входную 5 и выходную 6 задвижки установлена на прямом трубопроводе 1 последовательно запорно-регулирующему клапану 7 и параллельно входной магистральной задвижке 8 трубопровода, включает генератор 9, соединенный через инвертор 10 с сетью потребителя вырабатываемой электрической энергии с параллельно подключенными блоком конденсаторов 11 и балластной нагрузкой 12, и связана со входами контроллера 13 обратными связями для осуществления контроля и управления за процессом работы системы. Выходная задвижка 6 линии перепуска давления, соединенная с прямым трубопроводом перед запорно-регулирующим клапаном 7, включается при необходимости проведения ремонтных работ.

Стабилизируемая через инвертор 10 вырабатываемая электрическая энергия подается в сеть потребителя за счетчиком 14. Задвижки 5 и 8 выполнены с электроприводом. В качестве генератора 9 может быть использован асинхронный двигатель, возбуждение обмоток которого обеспечивается блоком конденсаторов 11.

Система работает следующим образом. При наличии избыточного магистрального давления в прямом трубопроводе 1 магистральная задвижка 8 обеспечивает перекрытие рабочего потока и направляет его через открытую задвижку 5 на насос 4.

Насос 4 работает в турбинном режиме и вращает вал электродвигателя 9, который переходит в генераторный режим и вырабатывает электрическую энергию.

Вырабатываемая электрическая энергия подается в сеть за счетчиком 14 и может расходоваться на собственные нужды или передаваться в сеть для внешнего потребления. В случае выхода из строя насоса 4 задвижка 5 закрывается, а задвижка 8 открывается, и система начинает работать на старом неэкономичном режиме. При отсутствии потребности в вырабатываемой дополнительной электроэнергии она потребляется балластом 12.

Работа системы в ряде возможных аварийных ситуациях

1. Резкое увеличение магистрального давления. Система позволяет демпфировать строго рассчитанную величину давления, весь остаток избыточного давления поступает на запорно-регулирующий клапан 7, работающий в обычном режиме.

2. Внезапное прекращение потребления энергии, остановка всего электрического оборудования теплового пункта в случае прекращения внешнего электроснабжения. Система переключает режим работы на балласт.

3. Все разгонные режимы электродвигателя, работающего в генераторном режиме, контролируются датчиком скорости 15, дополнительно устанавливаемом на электродвигателе. В случае возникновения подобных ситуаций контроллер 13 посылает сигнал на открытие задвижки 8 и закрытие задвижки 5 с целью остановки электродвигателя 9.

Формула изобретения

1. Система рекуперации избыточного давления магистральных сетей водо- и теплоснабжения, содержащая соединенные через теплообменник прямой и обратный трубопроводы, линию перепуска давления, включающую динамический насос и запорно-регулирующий клапан, отличающаяся тем, что линия перепуска давления смонтирована на прямом трубопроводе посредством двух задвижек, входной и выходной, параллельно входной магистральной задвижке перед запорно-регулирующим клапаном и включает генератор в виде асинхронного электродвигателя, соединенный с динамическим насосом - центробежным, диагональным или осевым, работающим в турбинном режиме, скоммутированным через инвертор с сетью потребителя вырабатываемой электрической энергии, имеющий параллельно подключенный блок конденсаторов, балластовую нагрузку и контроллер, обеспечивающий через обратные связи управление процессом функционирования системы рекуперации избыточного давления магистральных сетей.

2. Система по п.1, отличающаяся тем, что выходная задвижка линии перепуска давления, соединенная с прямым трубопроводом до запорно-регулирующего клапана, включается при необходимости производства ремонтных работ.

3. Система по п.1, отличающаяся тем, что стабилизируемая через инвертор вырабатываемая электрическая энергия подается в сеть потребителя за счетчиком.

4. Система по п.1, отличающаяся тем, что задвижки выполнены с электроприводом.

РИСУНКИ

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.03.2007

Извещение опубликовано: 20.03.2007        БИ: 08/2007

NF4A Восстановление действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение

Дата, с которой действие патента восстановлено: 20.10.2010

Извещение опубликовано: 20.10.2010        БИ: 29/2010

---